娛樂城|“芯片上的腸”幫助建模腸腦軸

在許多方面,我們的大腦與消化道緊密相連。感到神經緊張,可能會在掛起時導致胃部疼痛娛樂城腸道的信號使我們感到煩躁。最近的研究甚至表明,存在於我們腸道中的細菌會影響某些神經系統疾病,由於它們的生理學與人類的生理學有很大不同,因此很難對諸如老鼠之類的動物中這些複雜的相互作用進行建模。為了幫助研究人員更好地理解腸腦軸,麻省理工學院的研究人員開發了一種“芯片上的器官”系統,該系統複製了大腦,肝臟和結腸之間的相互作用。使用該系統,研究人員可以對影響進行建模腸道中存在的微生物既有健康的大腦組織,又有帕金森氏病患者的組織樣本。他們發現,腸道中微生物產生的短鏈脂肪酸被運輸到大腦,對健康和患病的腦細胞產生不同的影響。“雖然短鏈脂肪酸在很大程度上有益於人類健康,我們觀察到,在某些情況下,它們會進一步加劇某些與帕金森氏病有關的腦部疾病,例如蛋白質錯誤折疊和神經元死亡,”麻省理工學院的博士後,這項研究的主要作者馬丁·特拉佩卡爾說。該論文的高級作者是教學創新教授,生物工程和機械工程教授,以及MIT生物學教授,麻省理工學院懷特黑德醫學研究所成員Rudolf Jaenisch。 科學進步.

腸腦連接

幾年來,格里菲斯(Griffith)的實驗室一直在開發微生理系統-小型設備,可用於生長通過微流體通道連接的不同器官的工程組織模型。格里菲斯說,在某些情況下,這些模型可以提供比動物模型更準確的人類疾病信息。格里菲斯和特拉佩卡爾在去年發表的一篇論文中使用微生理系統來模擬肝臟和結腸之間的相互作用。在該研究中,他們發現腸道中微生物產生的分子短鏈脂肪酸(SCFA)在某些情況下可加劇與潰瘍性結腸炎相關的自身免疫炎症。包括丁酸酯,丙酸酯和乙酸酯在內的短鏈脂肪酸也可以對組織產生有益的作用,包括增強免疫耐受性,它們占我們從食物中獲得的能量的約10%。娛樂城推薦eam決定增加大腦和循環免疫細胞到娛樂城ir多器官系統。大腦與消化道有許多相互作用,這可以通過腸道神經系統或器官之間的免疫細胞,營養素和激素的循環發生。幾年前,加州理工學院微生物學教授Sarkis Mazmanian發現了一種聯繫在小鼠的SCFA和帕金森氏病之間。他表明,細菌在腸道中消耗未消化的纖維而產生的SCFA加速了疾病的進展,而在無菌環境中飼養的小鼠則發展得較慢。格里菲斯和特拉佩卡爾決定進一步探索Mazmanian的發現,使用他們的微生理模型。為此,他們與Whitehead研究所的Jaenisch實驗室合作。 Jaenisch以前曾開發出一種將帕金森氏病患者的成纖維細胞轉化為多能幹細胞的方法,然後將其誘導分化為不同類型的腦細胞-神經元,星形膠質細胞和小膠質細胞。帕金森氏症中有80%以上的病例無法聯繫特定的基因突變,但其餘的確實有遺傳原因。麻省理工學院複習的細胞娛樂城推薦帕金森氏模型所用的rchers攜帶一種突變,該突變導致一種稱為α突觸核蛋白的蛋白質蓄積,從而損害神經元並引起腦細胞發炎。 Jaenisch的實驗室還產生了經過糾正這種突變但在遺傳上相同且與患病細胞來自同一患者的腦細胞。格里菲斯和特拉佩卡爾首先在未連接任何其他組織的微生理系統中研究了這兩組腦細胞,並發現帕金森氏細胞比健康的,經過校正的細胞顯示出更多的炎症。帕金森氏細胞的脂質和膽固醇代謝能力也受損。

相反的效果

然後,研究人員使用允許免疫細胞和營養物質(包括SCFA)在它們之間流動的通道,將腦細胞連接到結腸和肝臟的組織模型。他們發現,對於健康的腦細胞而言,接觸SCFA是有益的,並有助於它們成熟。但是,當帕金森氏病患者的腦細胞暴露於SCFA時,其有益作用就消失了。相反,這些細胞經歷了更高水平的蛋白質錯誤折疊和細胞死亡。即使從系統中去除了免疫細胞,也能看到這些作用,這使研究人員推測這些作用是由脂質代謝的改變所介導的。鏈脂肪酸可以通過影響脂質代謝而不是直接影響某些免疫細胞群而與神經退行性疾​​病聯繫起來。” “現在我們的目標是試圖了解這一點。”研究人員還計劃對可能受腸道微生物組影響的其他類型的神經系統疾病進行建模。格里菲斯說,這些發現為人類組織模型可以產生動物模型無法獲得的信息提供了支持。她現在正在研究該模型的新版本,該模型將包括連接不同組織類型的微血管,從而使研究人員能夠研究組織之間的血流如何影響它們。“我們應該真正推動這些組織的發展,因為重要的是要開始為我們的模型帶來了更多的人文特徵。” “我們已經能夠開始獲得關於人類狀況的見解,而這些見解很難從小鼠身上獲得。”參考:Trapecar M,Wogram E,Svoboda D等。人體模擬模型整合了腸道,肝臟和大腦的微生理系統,用於神經退行性疾​​病的研究。 科學進步2021; 7(5):eabd1707。 doi:10.1126 / sciadv.abd1707

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